規(guī)范解讀電網(wǎng)技術(shù)論文

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1總則要求

1.1保障充換電設(shè)施及時接入

標(biāo)準(zhǔn)第4.1條規(guī)定，配電網(wǎng)發(fā)展應(yīng)考慮充換電設(shè)施的發(fā)展與建設(shè)的需求，合理滿足電動汽車接入及充電負(fù)荷增長的要求，有利于促進(jìn)電動汽車的應(yīng)用與發(fā)展。目前，我國電動汽車仍處于發(fā)展初期，充換電設(shè)施所提供服務(wù)的便捷性，對拓展電動汽車市場具有十分重要的促進(jìn)作用。電網(wǎng)企業(yè)一方面要履行企業(yè)責(zé)任，從電網(wǎng)供需角度滿足用戶的充電需求，另一方面要承擔(dān)社會責(zé)任，從國家戰(zhàn)略角度推動電動汽車的應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)第4.2條規(guī)定，充換電設(shè)施接入電網(wǎng)所需線路走廊、地下通道、變/配電站址等供電設(shè)施用地應(yīng)納入城鄉(xiāng)發(fā)展規(guī)劃，與配電網(wǎng)規(guī)劃相協(xié)調(diào)。充換電設(shè)施已經(jīng)成為保障城市交通運(yùn)輸系統(tǒng)順暢運(yùn)轉(zhuǎn)的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，其建設(shè)用地被納入城市總體規(guī)劃統(tǒng)籌進(jìn)行考慮。因此，要求充換電設(shè)施布局規(guī)劃及其接入系統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)同步開展，協(xié)調(diào)銜接，落實(shí)并保障充換電設(shè)施接入系統(tǒng)工程的用地需求，從源頭上避免城市土地資源緊張導(dǎo)致的工程落地困難。

1.2保障充換電設(shè)施可靠用電

標(biāo)準(zhǔn)第4.3條規(guī)定，充換電設(shè)施接入電網(wǎng)應(yīng)充分考慮接入點(diǎn)的供電能力，便于電源線路的引入，保障電網(wǎng)安全和電動汽車的電能供給。研究表明，電動汽車的大量應(yīng)用，將帶來系統(tǒng)峰谷差增大、電壓驟降、諧波污染等多方面的問題，充換電設(shè)施的接入首先要從供電電源著手，從電網(wǎng)的基礎(chǔ)條件上滿足充換電設(shè)施的用電需求，并提供合格的電能質(zhì)量。標(biāo)準(zhǔn)第4.4條規(guī)定，當(dāng)充換電設(shè)施建設(shè)在規(guī)劃實(shí)施配電自動化的地區(qū)，接入設(shè)備應(yīng)滿足配電自動化技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。配電自動化是通過安裝在一次設(shè)備上的自動化終端裝置實(shí)現(xiàn)對配電網(wǎng)運(yùn)行的監(jiān)測和控制，通過對故障判斷、隔離和修復(fù)的快速響應(yīng)，提高配電網(wǎng)供電可靠性，改善電能質(zhì)量。以二次系統(tǒng)的豐富和建設(shè)為拓展手段，有計(jì)劃地對充換電設(shè)施配套的電網(wǎng)工程實(shí)施配電自動化建設(shè)與改造，充分保證充電用電的可靠性和安全性。

1.3滿足電動汽車雙向互動要求

標(biāo)準(zhǔn)第4.5條規(guī)定，當(dāng)充換電設(shè)施具有與電網(wǎng)雙向交換電能的功能時，應(yīng)符合Q/GDW1738《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則》關(guān)于電源接入的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。隨著電池價格的降低和循環(huán)壽命的延長，動力電池可以作為分布式儲能單元向電網(wǎng)輸送電能，發(fā)揮削峰填谷的調(diào)節(jié)作用。當(dāng)電動汽車反向送電時，應(yīng)遵循以下原則：1）應(yīng)對充換電設(shè)施接入的配電線路載流量、變壓器容量進(jìn)行校核，并對接入的母線、線路、開關(guān)等進(jìn)行短路電流和熱穩(wěn)定校核。2）在滿足供電安全的條件下，接入單條線路的送電總?cè)萘坎粦?yīng)超過線路的允許容量；接入本級配電網(wǎng)的送電總?cè)萘坎粦?yīng)超過上一級變壓器的額定容量以及上一級線路的允許容量。3）具有雙向交換電能的充換電設(shè)施接入后，配電線路的短路電流不應(yīng)超過該電壓等級的短路電流限定值，否則應(yīng)重新選擇接入點(diǎn)。4）具有雙向交換電能充換電設(shè)施接入點(diǎn)應(yīng)安裝易操作、可閉鎖、具有明顯開斷點(diǎn)、帶接地功能、可開斷故障電流的開斷設(shè)備。5）具有向電網(wǎng)輸送電能的充換電設(shè)施，其向電網(wǎng)注入的直流分量不應(yīng)超過其交流定值的0.5%。

2技術(shù)原則

2.1電壓等級選擇

標(biāo)準(zhǔn)第5.1條規(guī)定，充換電設(shè)施所選擇的標(biāo)稱電壓應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T156《標(biāo)準(zhǔn)電壓》的要求。供電電壓等級應(yīng)根據(jù)充換電設(shè)施的負(fù)荷，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。當(dāng)供電半徑超過本級電壓規(guī)定時，應(yīng)采用高一級電壓供電。標(biāo)準(zhǔn)特別強(qiáng)調(diào)了要根據(jù)充換電設(shè)施的負(fù)荷選定供電電壓等級，負(fù)荷范圍按照導(dǎo)線的安全載流能力，并考慮一定裕度予以確定。如單相220V的240mm2的銅纜，最大供電負(fù)荷不超過11kW，因此單臺充電機(jī)按10kW控制；三相380V供電負(fù)荷，參照《國家電網(wǎng)公司業(yè)擴(kuò)供電方案編制導(dǎo)則》的要求，按接入單臺充電機(jī)不超過100kW考慮，允許多臺充電機(jī)同時接入。對于站內(nèi)布置的直流充電機(jī)，380V線路也允許120kW的充電設(shè)備接入。供電半徑的校核，除了要考慮線路載流能力外，還要結(jié)合線路功率損耗、電壓損失等情況綜合確定，并按照國標(biāo)GB/T12325《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》的要求進(jìn)行控制。1）10kV及以下三相供電電壓允許偏差為標(biāo)稱電壓的±7%。2）220V單相供電電壓允許偏差為標(biāo)稱電壓的–7％與10%。

2.2用戶等級選擇

標(biāo)準(zhǔn)第5.2條規(guī)定，具有重大政治、經(jīng)濟(jì)、安全意義的充換電站，或中斷供電將對公共交通造成較大影響或影響重要單位的正常工作的充換電站，可作為二級重要用戶，其他可作為普通用戶。標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定充換電設(shè)施要按照用戶重要性分級，即按照充換電設(shè)施對供電可靠性的要求以及中斷供電造成的危害程度，分為二級重要電力用戶和普通用戶(標(biāo)準(zhǔn)第5.4.3條規(guī)定屬于二級重要用戶的充換電設(shè)施宜采用雙回路供電；第5.4.4條規(guī)定屬于一般用戶的充換電設(shè)施可采用單回線路供電)。區(qū)別于按照負(fù)荷重要性分級的思路，按照用戶重要性分級具有以下兩方面的優(yōu)勢：1）界定清晰，便于管理。對電網(wǎng)側(cè)，將充換電設(shè)施視為一個用電客戶，整體考慮其對供電可靠性的要求，并按照用戶對供電安全的要求制定供電方案，由電網(wǎng)公司組織方案的論證與編制；對充換電設(shè)施，可以再對內(nèi)部的電機(jī)用電、照明用電等細(xì)化負(fù)荷等級，確定具體的供電方案，該供電方案可由充換電設(shè)施投資建設(shè)方組織具有設(shè)計(jì)資質(zhì)的單位進(jìn)行編制。2）符合實(shí)際，便于操作。本條款的原則性較強(qiáng)，按照用戶等級，便于從政治、經(jīng)濟(jì)、交通等層面考慮，允許充換電設(shè)施投資建設(shè)方提出雙回路供電申請，與電網(wǎng)公司就技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等問題協(xié)商解決，能夠滿足未來一定時期內(nèi)充換電設(shè)施的發(fā)展要求；如按照負(fù)荷等級，則必須要求充換電設(shè)施內(nèi)部有二級及以上的負(fù)荷才能申請雙回路供電，操作的彈性較差。需要注意的是，劃分為二級重要電力用戶的充換電設(shè)施，應(yīng)進(jìn)行必要的論證分析，確保滿足本條款要求。

2.3接入點(diǎn)選擇

標(biāo)準(zhǔn)第5.3.1條規(guī)定，220V充電設(shè)備，宜接入低壓配電箱；380V充電設(shè)備，宜接入低壓線路或配電變壓器的低壓母線。標(biāo)準(zhǔn)第5.3.2條規(guī)定，接入10kV的充換電設(shè)施，容量小于3000kVA宜接入公用電網(wǎng)10kV線路或接入環(huán)網(wǎng)柜、電纜分支箱等，容量大于3000kVA的充換電設(shè)施宜專線接入。標(biāo)準(zhǔn)采用“宜”的口吻給出充換電設(shè)施的建議接入點(diǎn)，不強(qiáng)制執(zhí)行，220/380V針對充電機(jī)，10kV針對充電站。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的交流充電機(jī)額定電壓為220V，額定電流16/32A，額定充電功率3.5/7kW；直流充電機(jī)額定電壓380V，額定電流一般不超過250A，額定充電功率有40kW、80kW、120kW等幾種。標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定：專線接入的充換電設(shè)施，其容量應(yīng)超過3000kVA。專線接入的優(yōu)勢在于便于容量的管理與控制，有利于提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全，但占用電網(wǎng)10kV間隔資源，因此標(biāo)準(zhǔn)對專線的使用沒有做強(qiáng)制規(guī)定。但對于快速充電站，考慮到充電時間短，充電功率的沖擊特性強(qiáng)等特點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)的編制說明中特別強(qiáng)調(diào)容量大于3000kVA的快速充電設(shè)施，要采用專線接入。

2.4供電電源

標(biāo)準(zhǔn)第5.4.1條規(guī)定，充換電設(shè)施供電電源點(diǎn)應(yīng)具備足夠的供電能力，提供合格的電能質(zhì)量，并標(biāo)準(zhǔn)第5.4.2條規(guī)定，供電電源點(diǎn)應(yīng)根據(jù)城市地形、地貌和道路規(guī)劃選擇，路徑應(yīng)短捷順直，避免近電遠(yuǎn)供、交叉迂回。這兩項(xiàng)條款，分別從電源點(diǎn)的質(zhì)量性能和空間布局的角度，規(guī)定了電源點(diǎn)確定的一般原則。一方面，電源點(diǎn)要能夠滿足充換電設(shè)施的用電需求，按照充換電設(shè)施的遠(yuǎn)景設(shè)計(jì)容量，選擇上級電源，同時能夠提供合格的電壓、頻率等電能質(zhì)量；另一方面，要求結(jié)合地理環(huán)境，就近選擇，減少與道路或其他線路的交叉，為充換電設(shè)施供電線路的安全運(yùn)行、良好維護(hù)奠定基礎(chǔ)。

2.5無功補(bǔ)償及設(shè)備選型

標(biāo)準(zhǔn)第5.5.1—5.5.4條規(guī)定了充電設(shè)施無功補(bǔ)償?shù)囊?，充換電設(shè)施的本質(zhì)為用電客戶，其無功補(bǔ)償遵循用戶無功補(bǔ)償?shù)囊?guī)定配置即可。即按照“同步設(shè)計(jì)、同步施工、同步投運(yùn)、同步達(dá)標(biāo)”的原則規(guī)劃和建設(shè)，接入10kV電網(wǎng)的充電設(shè)施功率因數(shù)應(yīng)不低于0.95，非車載充電機(jī)功率因數(shù)應(yīng)不低于0.9，不能滿足要求的應(yīng)安裝就地?zé)o功補(bǔ)償裝置。標(biāo)準(zhǔn)第5.6.1條規(guī)定，充換電設(shè)施接入的供電線路、變/配電設(shè)備選擇應(yīng)滿足Q/GDW1738《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則》的有關(guān)要求。即供電線路應(yīng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性，導(dǎo)線截面宜綜合充換電設(shè)施遠(yuǎn)期規(guī)劃容量、線路全壽命周期一次選定。220/380V線路原則上不宜超過400m，10kV供電半徑原則上不宜超過5km，超出范圍的應(yīng)核定末端電壓質(zhì)量。標(biāo)準(zhǔn)第5.6.5條特別強(qiáng)調(diào)，負(fù)荷大于100kW的充換電設(shè)施，宜采用專用配電變壓器供電。本條款主要針對分散式充電樁，采用專用配電變壓器，將充電負(fù)荷與其他用電負(fù)荷分離，有利于無功補(bǔ)償配置及諧波治理。

2.6電能質(zhì)量

標(biāo)準(zhǔn)第6.1.1—6.1.2條規(guī)定，充換電設(shè)施接入公共連接點(diǎn)諧波電壓的限值(相電壓)要求應(yīng)符合GB/T14549《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》規(guī)定，注入公共連接點(diǎn)的諧波電流允許值應(yīng)符合GB/T14549規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)第6.3條規(guī)定，充換電設(shè)施接入公共電網(wǎng)，公共連接點(diǎn)的三相不平衡度應(yīng)滿足國標(biāo)GB/T15543《電能質(zhì)量三相電壓不平衡》規(guī)定的限制，由各充換電設(shè)施引起的公共連接點(diǎn)三相電壓不平衡度不應(yīng)超過1.3%，短時不超過2.6%。充電機(jī)是一類典型的電子型AC/DC電能轉(zhuǎn)換設(shè)備，其內(nèi)部的電力電子元件在工作中會產(chǎn)生大量的諧波，因此要求嚴(yán)格控制充換電設(shè)施產(chǎn)生的諧波電壓和諧波電流，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。此外，對于低壓220V接入的充電設(shè)備，要特別注意保證三相平衡。

3典型應(yīng)用

某城市的充換電站工程建設(shè)規(guī)模如表4所示。充電部分站區(qū)內(nèi)設(shè)置乘用車快充車位2個(配置2臺40kW直流充電機(jī))和慢充車位4個(配置4臺7kW交流充電機(jī))，遠(yuǎn)景預(yù)留大巴車車位2個(配置2臺100kW直流充電機(jī))。換電部分內(nèi)置乘用車換電工位1個，配置2個電池轉(zhuǎn)運(yùn)倉、2個移動充電倉(含40臺3.5kW分箱充電機(jī))、40箱標(biāo)準(zhǔn)電池箱以及一臺手動電池運(yùn)轉(zhuǎn)小車，本期設(shè)計(jì)換電能力40車次/日。按照《規(guī)范》要求，3.5kW和7kW交流充電機(jī)選用低壓220V供電，40kW和100kW直流充電機(jī)選用低壓380V供電。該充換電站建設(shè)于次要交通干線，按照普通用戶設(shè)計(jì)，采用單回10kV線路供電，供電電源取110kV變電站A的10kV出線。站內(nèi)供電系統(tǒng)的主變?nèi)萘恳黄跒?00kVA，二期為800kVA，故不選用專線接入。0.4kV一期按單母線建設(shè)，二期按單母線分段接線建設(shè)。由于城市主要采用10kV電纜供電，充換電站由環(huán)網(wǎng)柜(電纜分支箱)接入系統(tǒng)，因此，一期建設(shè)采用集中補(bǔ)償?shù)姆绞?，在低壓母線安裝一臺100kVA(380V，150A)的有源濾波器對無功功率和諧波進(jìn)行綜合補(bǔ)償。二期需對每條低壓母線分別進(jìn)行補(bǔ)償。

4結(jié)論

本文結(jié)合電動汽車發(fā)展新形勢，對國家電網(wǎng)公司頒布的《電動汽車充換電設(shè)施接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行詳細(xì)解讀，從指導(dǎo)思想和技術(shù)原則兩方面解讀了各項(xiàng)條款的適用范圍、編制思路、基本原理、操作方法以及注意事項(xiàng)，為指導(dǎo)充換電設(shè)施接入配套電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理提供重要依據(jù)。

作者：薛振宇 李敬如 楊衛(wèi)紅 單位：國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院